Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny 12.10.2009

Katedra Geotechniki

Sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych

z

mechaniki gruntów

Ćwiczenie nr 4

„Wyznaczenie wytrzymałości gruntu na ścinanie”

Edyta Seliga

Paweł Sikora

Marcin Ryś

Rok II, grupa Vb

1. Analiza makroskopowa.

Próbką której użyliśmy do badania wytrzymałości gruntu na ścinanie był drobny piasek. Należy on do grupy gruntów niespoistych, jednak przy zwiększonej wilgotności posiada sójność pozorną. Badany przez nas materiał charakteryzował się żółtobrązową barwą i średnią wilgotnością. Dla potrzeb wykonania doświadczenia grunt ten został zagęszczony.

2. Podstawy teoretyczne.

Wytrzymałością gruntu na ścinanie nazywamy opór, jaki stawia grunt naprężeniom stycznym w rozpatrywanym punkcie ośrodka. Po pokonaniu oporu ścinania następuje poślizg pewnej części gruntu w stosunku do pozostałej.

Spójność gruntu (kohezja) jest to opór gruntu stawiany siłom zewnętrznym wywołany wzajemnym przyciąganiem się cząstek składowych gruntu. Występuje w gruntach spoistych. Zależy od średnicy ziaren, wilgotności, genezy i składu mineralnego.

Tarcie wewnętrzne, czyli opór suwny i obrotowy, z jakim mamy do czynienia w przypadku ścinania gruntów o strukturze ziarnistej. Wielkość ta zależy od rodzaju gruntu (wymiaru i kształtu ziaren, pochodzenia gruntu). Dla danego gruntu wartość tarcia wewnętrznego zależy od: porowatości, wilgotności, ciśnienia wody w porach.

3. Obliczenia.

Odkształcenie dynamometru dla zadanego ciężaru pionowego obliczamy ze wzoru:

σ - zadawane obciążenie pionowe [kPa],
A - powierzchnia ścięcia [m²],
c₂ - stała dynamometru pionowego [kN/mm].

A = 80x80 [mm] = 6400 [mm²] = 0,0064 [m²]

c₂ = 1,37 [KN/mm]

Kąt tarcia wewnętrznego wynosi 22,55 [˚]

Naprężenia styczne wywołane przyłożonym obciążeniem wyliczamy ze wzoru:

Ze wzoru na opór gruntów sypkich τ= σ*tg Φ, wyznaczamy kąt tarcia wewnętrznego:

po przekształceniu otrzymujemy:

4. Wnioski.

5. Celem naszego ćwiczenia było zbadanie wytrzymałości gruntu na ścinanie. Badaną przez nas próbką był drobny, wilgotny piasek. Według tabeli Wiłuna kąt tarcia wewnętrznego powinien wynosić 31˚. Wartość kąta tarcia uzyskanego przez nasz zespół podczas badania laboratoryjnego nieznacznie odbiega od wartości normowej. W naszym wypadku wartość tego kąta była równa 34 . Uważamy, że różnica ta może być spowodowana niedokładnością odczytu siły w chwili zatrzymania lub znacznego zmniejszenia się prędkości podczas narastania naprężenia. Aby otrzymać prawidłowy wynik, grunt w aparacie powinien spełniać wymagania zapisane w normie. Oznacza to, że doświadczenie powinno się przeprowadzać na próbce o zachowanej strukturze oraz odpowiednim stanie zagęszczenia. Podczas przeprowadzania badania grunt zagęszczany był ręcznie, dlatego w zależności od siły ubijania gruntu w próbce mogliśmy otrzymać różne stany zagęszczenia próbki.

Po sporządzeniu wykresu zauważyć można, że prosta Coulomba nie wychodzi z początku układu. Prosta ta zaczepiona jest nieco wyżej. Wartość przesunięcia prostej w górę świadczy o istnieniu spójności pozorej gruntu (w naszym wypadku wynosi ona 19 kPa).

Lp.	σ [kPa]	Δl1 [mm]	Δl2 [mm]	τ [kPa]	Φ [˚]
						1	50	0,23	0,23	48,8	17,64
						2	100	0,47	0,41	86,9	24
						3	150	0,7	0,59	125,1	23,66
						4	200	0,93	0,77	163,3	25,5
						5	300	1,4	1,0	212	21,94

---